轨道车辆地板结构设计分析

于志萍 刘凤娟 董婷婷

摘  要：轨道车辆地板是一个非常关键的部位，设计时不仅要综合考虑其支撑设备和乘客的承载要求，而且还要考虑噪声、隔音、隔热、轻量化、气密性等要求。本文中，轨道车辆的地板结构设计从地板、地板布、支撑件的材质要求，弹性支撑和垫梁的布置原则，结合设计流程进行分析，为乘客创造一个良好舒适的环境，实现车辆安全运营的目的。

关键词：轨道车辆；地板结构；设计分析

1.  轨道车辆地板结构设计主要遵循原则

必须满足总体技术条件或者合同中规定的机械性能要求。

必须满足在各种工况下支撑设备和乘客的承载要求。

必须满足工艺性要求，结构设计合理，确保安装方便。

必须满足合同要求的底架结构防火，采用环保和阻燃的材料。

减少零部件种类，减少型材断面，减少出图量，提高产品模块化。

保证强度的前提下，考虑轻量化设计。

合同无特殊要求，尽量采用成熟结构。

2.  地板常用材质介绍

地铁车辆地板的常用厚度为18±0.2mm。

2.1. 铝蜂窝地板

铝蜂窝芯子材质为铝箔3003-H18，符合标准GB/T3198的要求。铝箔格子边长可为3、4或5mm，铝箔厚度应不小于0.08mm。铝蜂窝面板及背板为5052-H32硬质铝板，面板厚度2mm，背板厚度1mm，符合标准GB/T3880.2的要求。铝蜂窝地板的边梁为6063-T5，要求整个地板的边梁焊接成一个整体。地板周圈不容许外露型材腔。

为满足地板布的粘接性能，需要将地板表面进行打磨，通常要求80目拉丝处理。拉丝不要太深，表面均匀，保证粘接要求。

2.2. PET泡沫夹芯地板

铝复合地板芯材采用PET泡沫，该泡沫有着良好的抗压、抗剪切强度、隔热、隔音和环保性能。其他蒙皮材质性能保证与铝蜂窝地板一样。

2.3. 胶合板地板

胶合板是由十字交叉的单板胶合组成。本材质地板受环境湿度影响大，容易翘曲变形。在设计时，至少要求地板与地板之间留5mm的伸缩缝隙。

2.4.聚氨酯复合地板材料（自流平地板，厚度约为2mm）

聚氨酯橡胶铺装前为液态，铺装后流平固化。该材料溶剂大量挥发，刺激性大，干燥周期5~7天，经常由于溶剂挥发不完全造成地板布鼓包，环保性也差。

2.5 酚醛地板

酚醛复合地板主体采用轻芯钢与预浸料粘接而成。轻芯钢由改性酚醛树脂为主体黏结剂、阻燃增强纤维及其它助剂组成，经特殊工艺得到的一种轻质复合材料。预浸料是用酚醛树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。酚醛材料的性能优异，耐火、耐候、耐水、耐腐蚀性好。

3.  地板布介绍

3.1.地板布常用材质介绍

常用材质为橡胶和PVC。橡胶地板布常用厚度是3mm，PVC地板布常用厚度是2mm和2.5mm。地板布具有耐磨、耐油、防滑、无毒、寿命长、不开裂的特性，而且具有美观、易于清洁的特点。

3.2.地板布的铺装

地板布铺满整个地板，两端头的地板布要伸进端墙或者间壁里面。特殊情况根据工业设计效果，地板布会上翻至墙板。

根据项目的要求或者中标供应商的幅宽来决定地板布分缝的情况。由于过多的接缝可能会导致地板布鼓包、积水、积灰，所以尽量减少接缝，一般采用中间对接。常用的地板布幅宽有2米、1.3米、1.8米等，地板幅宽要求考虑节省原则，以免造成不必要的浪费。若合同中无特殊要求，PVC地板布接缝采用热焊，橡胶地板布采用冷焊接。对于低地板车辆，阴角的位置采用三角焊条热焊，阳角的位置最好采用压条遮挡，并打胶密封。

4.  支撑件

4.1. 常用类型为支撑座组成和铝垫梁。

目前地板常用橡胶支撑块，弹性支撑的邵氏硬度建议采用70±2Shore A。数值太小的话，地板踩上去会特别软，时间久了弹性支撑的回弹性差了会影响地板的整体平度。数值太大的话，地板的减震隔音效果差。

铝垫梁一般采用的是铝方口型材，为防止电化学反应表面需要做防腐处理，可采用应用成熟的结构胶粘接固定。

4.2. 布置原则

在车体纵向方向门口区布置较窗区要密一些，注意避开铝车体底架上的焊缝。由于支撑座数量较多，为方便车间操作，建议所有门区的间距一样，所有窗区的间距一样，两端根据实际长度均匀分布。铝车体横向尽量均匀布置，钢车体根据波纹地板的情况合理布置，间距不宜超过300mm。

在地板接缝的位置一定要布置足够的支撑或者采用通长的垫梁支撑。

5.  设计流程

5.1. 地板设计

5.1.1.地板分块原则

根据窗区和门区的位置对地板进行分块，并且在考虑地板安装和拆卸方便的前提下，确定地板之间的搭接关系。一般情况下，门区地板先安装，窗区地板依次搭接，最后一块地板落在最上面。地板的宽度受地板面板的限制，不能制作的太大，一方面增加供应商定制的成本，一方面地板单件重量大，尺寸大，装配上车时操作不便。

5.1.2.地板之间固定方式

相邻铝蜂窝地板之间进行搭接，一侧地板上附有橡胶垫

，避免金属接触产生的噪音，橡胶垫高度要低于地板表面。装配操作者对孔安装螺钉并涂螺纹锁固胶。

图1  地板固定结构

待地板安装完毕后，地板钉孔处及地板接缝处通常采用填充物密封或者采用符合铝蜂窝地板及地板布材质、地板布粘接胶种类的胶类填充物，不得采用腻子或非胶类填充物。

地板图号以及顺序号要求喷涂在地板上表面边梁处，需保证喷涂油漆以及地板安装孔中心连线标记与地板布铺装胶不反应并保证地板布粘接质量。地板要求在供应商处预组装，便于车间安装及精度的控制。

5.1.3.地板与车体结构固定方式

考虑地板与车体结构之间的接口，通常采用螺钉现车攻丝将地板固定在底架结构上。

5.1.4.地板与其他内装结构接口的处理

地板设计时需要考虑与间壁、侧墙、端墙、座椅下方罩板、电热、中立柱扶手等部位之间的接口关系。当有部位固定在地板上时，地板内部需要预埋垫板。当有部位通过地板固定在钢结构时，地板与钢结构之间需要垫实。

与地板相接口的部位需提供轮廓边界，以确定地板范围，如司机台、司机室侧墙罩板、司机室间壁、客室间壁端墙的边界位置。

5.1.5.防水密封

地板设计过程中，要充分考虑结构的防水。地板与车体四周（侧墙和端墙钢结构）留有足够的装配间隙，不大于10mm为宜（注意考虑车体焊接公差）。该缝隙在地板装配完毕后需要采用密封胶密封。另外地板的其他开孔位置，比如上管或者上线的区域，都应该进行密封处理。

整车地板布的防水密封区域如下图所示，所有内装件与地板布接触位置、两相邻部位立面距离地板布180mm高度范围内（与踢脚线高度一致）均施胶处理。绿色线为施胶处，整车形成一个封闭的区域。

图2  施胶密封区示意

5.1.6.结构耐火

为满足合同的防火标准，地板所选用的材料对预防火灾的发生将起至关重要的作用。地板布为硬质耐磨材料，满足合同中可燃性和烟雾释放要求。其次考虑地板与底架之间的空腔内增加厚度适中的隔热材料，阻止车下火焰直接窜到室内，并且减缓热量的传播。最后要考虑车体底架上所有开孔的位置需要使用防火膨胀胶阻止车下的烟火钻入车内。并且保证地板布安装完以后要求地板布与钢结构四周都使用密封胶密封，可防止烟雾从车下传到车上。

5.2. 地板和地板布装配注意事项

由于底架车体结构制动管位置以及铝蜂窝地板搭接结构形式，铝蜂窝地板装配时确定好定位基准，向一、二位端顺次安装，将公差累积到车体一、二位端。

在地板安装完毕后，可以通过门口或端部位置地板距车体的高度对地板高度进行验证。

6.  结语

通过多项目的惯性质量问题，分析问题源头，建立规范、标准的地板结构，为用户提供安全可靠舒适的地铁环境。